本書主要介紹了高速光纖通信技術中采用多載波調制的數字信號處理技術的原理和在系統中的應用。主要內容包括基于正交頻分復用的多載波調制、四維調制和機器學習人工智能等新技術的原理和應用。
本書適合從事通信領域包括光纖通信、無線通信等研究的工程技術人員，以及高等院校通信工程等相關專業的教師和研究生閱讀。
本書作者團隊在高速光傳輸領域進行了二十余年研究，在大容量、高速率光纖傳輸方面創造了多項世界紀錄。本書概括了光纖通信中的*前沿技術。
光纖有上百太(T)比特的傳輸帶寬和小于0.2dB/km的傳輸損耗，可以實現超寬帶信號的長距離傳輸。但隨著傳輸距離的增加，信噪比的下降限制了信號的傳輸距離。隨著基于相干光通信處理的數字信號處理技術引入到高速光纖傳輸系統中，光纖通信技術發生了革命性的變化。相干光通信可以極大地提高信號的接收機靈敏度，從而延長傳輸距離和增加傳輸容量。采用數字信號處理的先進算法還能夠有效地減小或克服光纖通信系統中的各種線性或非線性效應，極大地提高系統性能。而且最近的研究也表明，這些數字信號處理算法在短距離傳輸系統包括數據中心光互連中也是非常有用的一項技術。
筆者在高速光傳輸領域進行了二十余年的研究，在大容量、高速率光纖傳輸方面創造了許多世界紀錄。包括最先實現頻譜效率達到4bit/s/Hz的相干光傳輸，最先實現100G的8相移鍵控(PSK)信號的傳輸，最先實現從400Gbit/s到1Tbit/s到10Tbit/s的相干光信號的傳輸和探測。在高波特傳輸方面最先實現了最高波特率的160Gbaud正交相移鍵控(QPSK)和128Gbaud 16正交幅度調制(QAM)信號的產生和相干探測，該波特率紀錄至今沒有被打破。在高波特率傳輸方面最先實現256QAM信號產生傳輸速率每信道達400Gbit/s。
筆者先后在北京郵電大學、丹麥技術大學、美國朗訊(Lucent)貝爾實驗室、美國佐治亞理工學院、NEC美國研究院、中興通訊美國光波研究所和復旦大學從事高速光傳輸技術方面的研究。是國家千人計劃專家、國家杰出青年科學基金獲得者和教育部長江學者獎勵計劃特聘教授； 發表學術論文500余篇，獲得60余項美國專利授權。先后擔任Journal of Optical Networking(OSA)，Journal of Lightwave Technology(IEEE/OSA)，Journal of Optical Communications and Networking(IEEE/OSA)和Photonics Journal(IEEE)的編委，美國光學學會的會士。
作者遲楠是復旦大學教授，復旦大學通信工程系主任。先后在丹麥技術大學和英國布里斯托大學留學從事高速光通信研究。發表SCI論文300余篇，先后在美國光纖通訊展覽會及研討會(OFC)等國際會議做邀請報告40余次。
高速光纖通信中數字信號處理算法原理與應用分為兩卷。第一卷主要討論單載波調制技術，第二卷則主要介紹基于正交頻分復用的多載波調制、四維調制和機器學習人工智能等新技術。
本書以筆者和遲楠教授發表的論文及申請的專利為主要內容，包括了筆者部分博士期間發表的論文、專利和實驗結果。在本書撰寫過程中得到作者指導的博士研究生張俊文、李欣穎、董澤、李凡、曹子崢和肖江南博士后，以及王源泉、許育銘、陳龍等幾位博士研究生和王凱輝、孔淼、燕方、勾鵬琪、王燦、石蒙、趙明明等在章節撰寫和文字校準方面的支持和幫助，特此感謝。
余建軍，復旦大學教授，國家千人計劃專家。長期從事高速光傳輸技術的研究。發表學術論文500余篇，獲得60余項美國專利授權。博士論文被評為全國優秀博士學位論文；是教育部長江學者獎勵計劃特聘教授、國家杰出青年科學基金獲得者和美國光學學會會士。
第二卷目錄
第12章光OFDM原理
12.1引言
12.2直接檢測光OFDM系統基本結構
12.3相干檢測光OFDM系統結構與基本原理
12.4小結
參考文獻
第13章直接檢測OFDM的基本數字信號處理技術
13.1引言
13.2基于halfcycled技術消除DDOOFDM中子載波
互拍效應的研究
13.2.1系統原理
13.2.2實驗裝置及結果
13.2.3小結
13.3直接檢測的高階QAMOFDM信號的傳輸研究
13.3.1實驗裝置
13.3.2實驗結果和分析
13.3.3小結
13.4基于DFTS的大容量DDOOFDM信號短距離傳輸研究
13.4.1基于DFTS的大容量DDOOFDM系統中訓練
序列的優化
13.4.2大容量DDOOFDM中預增強和DFTS技術的比較
13.4.3小結
參考文獻
第14章強度調制直接檢測高速光纖接入系統
14.1引言
14.2高頻譜效率調制技術
14.2.1奈奎斯特調制技術
14.2.2超奈奎斯特調制技術
14.3非線性補償技術
14.3.1基于沃爾泰拉級數的非線性補償技術
14.3.2基于類平衡編碼和探測的非線性補償技術
14.4單邊帶調制系統
14.5高速波分復用系統
14.6小結
參考文獻
第15章基于IQ調制直接檢測的高速光纖接入系統
15.1引言
15.2基于IQ調制器的獨立邊帶調制直接檢測系統
15.3基于訓練序列的鏡像消除算法
15.3.1基于訓練序列的鏡像消除算法原理
15.3.2實驗系統
15.3.3實驗結果
15.4基于自適應盲均衡的鏡像消除算法
15.4.1基于自適應盲均衡的鏡像消除算法原理
15.4.2實驗系統和結果
15.5小結
參考文獻
第16章前向糾錯碼
16.1引言
16.2分組碼
16.2.1線性分組碼
16.2.2循環碼
16.2.3BCH編碼
16.2.4RS編碼
16.2.5奇偶校驗碼
16.3Turbo編碼
16.3.1Turbo碼的編碼
16.3.2Turbo碼的迭代譯碼
16.3.3MAP譯碼
16.3.4Turbo均衡技術
16.3.5OFDM信號Turbo迭代均衡
16.3.6基于MIMOCMA均衡算法
16.4LDPC編碼
16.4.1LDPC碼的基本概念
16.4.260GHz LDPCTCM OFDM光毫米波信號
傳輸系統原理
16.4.3實驗結果及分析
16.5級聯編碼
16.6總結
參考文獻
第17章高譜效率光四維調制基本原理與關鍵技術
17.1引言
17.2二維、三維恒模調制的星座點分布與性能分析
17.3四維多階調制的原理與實現
17.3.1四維多階調制基本原理
17.3.2四維多階調制的實現
17.4多維多階調制星座圖的設計依據
17.4.1簇形問題
17.4.2球形問題
17.5典型多維多階星座圖性能分析
17.5.1N=2
17.5.2N=4
17.6總結與展望
參考文獻
第18章光通信系統中的機器學習算法
18.1引言
18.2支持向量機
18.2.1間隔與支持向量
18.2.2對偶問題
18.2.3核函數
18.2.4基于SVM的調制格式識別
18.3BP神經網絡
18.3.1BP神經元
18.3.2BP網絡
18.3.3基于BP神經網絡的OSNR估計器
18.4聚類算法
18.4.1Kmeans聚類算法原理
18.4.2算法流程
18.4.3算法展示與分析
18.5聚類算法在抗非線性中的應用
18.5.1應用原理
18.5.2結果分析
參考文獻
第一卷目錄
第1章緒論
第2章單載波相干光傳輸系統基本算法
第3章準線性相干光傳輸系統與數字信號處理
第4章高譜效率超奈奎斯特波分復用系統研究
第5章全光奈奎斯特信號產生與處理
第6章光纖信道非線性補償算法研究
第7章概率整形技術研究
第8章超高波特率光信號傳輸技術
第9章高階調制碼光信號傳輸技術
第10章無載波幅相調制技術
第11章PAM4信號調制和基于數字信號處理的探測技術
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